WO2023172092A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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WO2023172092A1
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side plate
elastic
battery
battery pack
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서성원
윤현기
주은아
타넨베르거귄터
하라스츠토지우베
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a vehicle including the same, and more specifically, to a battery pack that can maximize energy density within a battery module and simplify parts, and to a vehicle including the same.
  • lithium secondary batteries are in the spotlight for their advantages of free charging and discharging, very low self-discharge rate, and high energy density as they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries.
  • lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes a positive and negative electrode plate coated with the positive and negative electrode active materials, an electrode assembly in which the positive and negative electrode plates are disposed with a separator in between, and an exterior material that seals and stores the electrode assembly with an electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case.
  • can-type secondary batteries can be further classified into cylindrical batteries and prismatic batteries depending on the shape of the metal can.
  • the pouch of the pouch-type secondary battery can be broadly divided into a lower sheet and an upper sheet covering it.
  • the pouch accommodates an electrode assembly formed by laminating and winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Then, after storing the electrode assembly, the edges of the upper and lower sheets are sealed by heat fusion or the like. Additionally, the electrode tab drawn out from each electrode is coupled to an electrode lead, and an insulating film may be added to the electrode lead in contact with the sealing portion.
  • the pouch-type secondary battery can have the flexibility to be configured in various forms.
  • the pouch-type secondary battery has the advantage of being able to implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass.
  • the front, rear, left, and rear sides of the battery module including a cell stack of a plurality of battery cells are fixed to the battery pack through separate fastening members (e.g., bolts).
  • the structure is being disclosed. In the case of this structure, some fastening space is required when the battery module is fixed to the battery pack through the fastening member.
  • the existing pouch-type secondary battery has a problem in that it cannot mount more battery cells in one battery module.
  • the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a battery pack that can maximize energy density within a battery module and simplify parts, and a vehicle including the same.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object is provided with a pack frame and an interior of the pack frame, and is coupled to the pack frame in the front and rear direction of the cell stack and the cell stack to form the cell stack. It includes at least one battery module having an elastic support portion that presses at least one of the front and rear surfaces of the battery module.
  • the battery module further includes a side plate portion supporting the front, rear, upper, and lower surfaces of the cell stack, and the elastic support portion may be disposed on at least one of the front and rear surfaces of the side plate portion.
  • the battery module may further include a module fixing part that is fastened to the elastic support part and presses the elastic support part in the front-back direction of the cell stack to secure the elastic support part to the pack frame.
  • the battery module may further include a buffer unit disposed on at least one of the front or rear of the cell stack.
  • the elastic support unit includes a support main body that presses at least one of the front and rear surfaces of the cell stack; And it may include a plurality of elastic parts formed along the left and right directions of the cell stack in the support body.
  • the plurality of elastic parts may include a bent part that is bent in the front-back direction of the cell stack and is coupled to a hole formed in the pack frame in the front-back direction of the cell stack.
  • the elastic support portion is formed by being recessed in a vertical direction from the top of the support body, and is formed along the left and right directions of the cell stack in the support body and includes a groove portion in which the elastic portion is provided. And it may further include a pair of protrusions that protrude from the groove in the front-back direction of the cell stack and are formed to face each other in the left and right directions of the cell stack.
  • the pack frame includes a first frame that extends along the left and right directions of the cell stack and is formed in plural numbers along the front and rear directions of the cell stack to cover the battery module; and a second frame coupled to the first frame, extending along the front-back direction of the cell stack, and forming a plurality of second frames along the left and right directions of the cell stack to cover the battery module, wherein the hole is
  • a plurality of frames may be formed along the left and right directions of the cell stack in the first frame.
  • the side plate portion includes: a first side plate supporting the front, top, and bottom surfaces of the cell stack; And it may include a second side plate connected to the first side plate and supporting the rear side of the cell stack.
  • the side plate portion includes a first support portion supporting the front surface of the cell stack; And it may include a second support part extending from the first support part in the front-back direction of the cell stack, and supporting the upper and lower surfaces of the cell stack.
  • the battery module further includes a side plate portion supporting the front, rear, upper, and lower surfaces of the cell stack, and the module fixing portion has the side plate portion and the elastic elastic member with respect to the front and rear directions of the cell stack. It may further include a module fixing part that is provided between the support parts and fixes the elastic support part to the pack frame by pressing the elastic part in the front-back direction of the cell stack.
  • the elastic support unit includes a support main body that presses at least one of the front and rear surfaces of the cell stack; and a plurality of elastic parts formed in the support body along the left and right directions of the cell stack, wherein the module fixing part is inserted into the rear side of the elastic part through the groove in a vertical direction, and in the front-back direction of the cell stack.
  • a pressing part that contacts the elastic part and presses the bent part in the direction of the hole; And a side portion formed on both sides of the pressing portion, positioned between the pair of protrusions when the pressing portion is inserted into the rear of the elastic portion, and fixed to the elastic support in the left and right directions of the cell stack.
  • the battery module further includes a side plate portion supporting the front, rear, upper, and lower surfaces of the cell stack, and the buffer unit includes the side plate portion and the cell in the front-back direction of the cell stack. It can be placed between laminates.
  • the buffer unit includes: a first buffer pad disposed between the first side plate and the front surface of the cell stack in the front-back direction of the cell stack; And it may include a second buffer pad disposed between the second side plate and the rear surface of the cell stack in the front-back direction of the cell stack.
  • a vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • a battery module can be fixed to a battery pack with a simpler structure than the prior art, and parts can be simplified without additional fastening members. Additionally, a larger amount of battery cells can be mounted within one battery module.
  • component simplification can be achieved by minimizing the quantity of buffer pads to prevent swelling of battery cells. Additionally, a larger amount of battery cells can be mounted within one battery module.
  • the energy density within the battery module can be maximized by mounting a larger amount of battery cells in one battery module than before.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall shape of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the battery module of FIG. 1.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of the battery module of Figure 2.
  • FIGS 4 and 5 are diagrams showing the elastic support portion of the battery module of Figure 2.
  • FIGS 6 and 7 are diagrams showing the side plate portion of the battery module of Figure 2.
  • Figure 8 is a diagram showing the module fixing part of the battery module of Figure 2.
  • FIG. 9 is a diagram showing the battery module of FIG. 2 mounted on the pack frame.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C are side views showing the elastic support part in FIG. 9 mounted on the pack frame.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the module fixing unit of FIG. 8 secures the battery module to the pack frame.
  • Figure 12 is a diagram showing a state in which the battery module is fixed to the pack frame by the module fixing part of Figure 8.
  • Figure 13 is an enlarged view of portion A of Figure 12.
  • FIG. 14 is a side view showing a state in which the module fixing part in FIG. 12 fixes the battery module to the pack frame.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a state in which the elastic support part presses the battery module in FIG. 12.
  • 16 to 18 are diagrams showing a battery module and a battery pack including the same according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall shape of the battery pack 1 according to an embodiment of the present invention. At this time, the illustration of the module fixing part 400 described later in FIG. 1 will be omitted.
  • the X-axis direction shown in the drawing is the front-to-back direction
  • the Y-axis direction is the left-right direction perpendicular to the Both can mean vertical up and down directions.
  • the battery pack 1 may include a pack frame 10 and at least one battery module 50.
  • the pack frame 10 can accommodate at least one battery module 50 therein. To this end, an accommodating space for accommodating the at least one battery module 50 may be provided in the pack frame 10.
  • the pack frame 10 will be looked at in more detail in the related description below.
  • the at least one battery module 50 may include a cell stack 100 and an elastic support portion 200.
  • the cell stack 100 may include at least one battery cell 110.
  • the battery cell 110 may be provided as one.
  • the battery cells 110 may be arranged in a plurality of stacks in the front and rear directions of the pack frame 10.
  • the at least one battery cell 110 is a secondary battery and may be provided as a pouch-shaped battery cell, a cylindrical battery cell, or a prismatic battery cell.
  • the battery cell may be a pouch-type battery cell.
  • the elastic support part 200 may be coupled to the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100 to press at least one of the front and rear surfaces of the cell stack 100. Through this elastic support portion 200, a swelling phenomenon that may occur in the at least one battery module 50 can be effectively suppressed.
  • the elastic support part 200 may be provided only on the front or back of the cell stack 100 to press only one of the front and back sides of the cell stack 100.
  • the elastic support portion 200 may be provided on the front and back of the cell stack 100 to press both the front and back of the cell stack 100.
  • the elastic support portions 200 are provided as a pair.
  • FIG. 2 is a diagram showing the battery module 50 of FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery module 50 of FIG. 2
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams of the elastic support portion ( This is a drawing showing 200).
  • FIG. 4 is a diagram showing the first elastic support part 220 of the elastic support parts 200
  • FIG. 5 is a diagram showing the second elastic support part 240 of the elastic support parts 200.
  • the elastic support part 200 may include a first elastic support part 220 and a second elastic support part 240.
  • the first elastic support part 220 may press the front surface of the cell stack 100. At this time, the first elastic support part 220 may be coupled to the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100 to press the front surface of the cell stack 100.
  • the first elastic support part 220 may include a support main body 222, a plurality of elastic parts 224, a plurality of groove parts 226, and a pair of protrusions 228.
  • the support body 222 may press the front surface of the cell stack 100.
  • the support body 222 may be formed in a plate shape extending in the left and right directions of the cell stack 100.
  • the plurality of elastic parts 224 may be formed along the left and right directions of the cell stack 100 in the support body 222.
  • the plurality of elastic parts 224 may include a bent part 2242.
  • the bent portion 2242 may be bent in the front-back direction of the cell stack 100 and coupled to the hole H formed in the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100. Accordingly, the first elastic support portion 220 and the pack frame 10 can be directly coupled to each other.
  • bent portion 2242 and the hole H may be formed in shapes that correspond to each other to facilitate coupling to each other.
  • the plurality of grooves 226 may be formed by being recessed in the vertical direction from the top of the support body 222. Additionally, the plurality of grooves 226 may be formed in the support body 222 along the left and right directions of the cell stack 100. Additionally, the elastic portion 224 may be provided in the plurality of groove portions 226.
  • the module fixing portion 400 which will be described later, can be easily inserted into the rear of the elastic portion 224.
  • the pair of protrusions 228 are formed to protrude from the groove 226 in the front-back direction of the cell stack 100, and may be formed to face the left and right directions of the cell stack 100. . As an example, the pair of protrusions 228 may be formed to protrude from the upper side of the groove 226 in the front-back direction of the cell stack 100.
  • the module fixing part 400 By configuring the pair of protrusions 248 described above, the module fixing part 400 to be described later can be easily fixed to the first elastic support part 220.
  • the second elastic support part 240 may press the rear surface of the cell stack 100. At this time, the second elastic support part 240 may be coupled to the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100 to press the rear surface of the cell stack 100.
  • the second elastic support portion 240 may include a support body 242, a plurality of elastic portions 244, a plurality of groove portions 246, and a pair of protrusions 248.
  • the support body 242 may press the rear surface of the cell stack 100.
  • the support body 242 may be formed in a plate shape extending in the left and right directions of the cell stack 100.
  • the plurality of elastic parts 244 may be formed along the left and right directions of the cell stack 100 in the support body 242.
  • the plurality of elastic parts 244 may include a bent part 2442.
  • the bent portion 2442 may be bent in the front-back direction of the cell stack 100 and coupled to the hole H formed in the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100. Accordingly, the second elastic support portion 240 and the pack frame 10 can be directly coupled to each other.
  • bent portion 2442 and the hole H may be formed in shapes corresponding to each other to facilitate coupling to each other.
  • the plurality of grooves 246 may be formed by being recessed in the vertical direction from the top of the support body 242. Additionally, the plurality of grooves 246 may be formed along the left and right directions of the cell stack 100 in the support body 242. Additionally, the elastic portion 244 may be provided in the plurality of groove portions 246.
  • the module fixing portion 400 which will be described later, can be easily inserted into the rear of the elastic portion 244.
  • the pair of protrusions 248 are formed to protrude from the groove 246 in the front-back direction of the cell stack 100, and may be formed to face the left and right directions of the cell stack 100. . As an example, the pair of protrusions 248 may be formed to protrude from the upper side of the groove 246 in the front-back direction of the cell stack 100.
  • the module fixing part 400 By configuring the pair of protrusions 248 described above, the module fixing part 400 to be described later can be easily fixed to the second elastic support part 240.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the side plate portion 300 of the battery module 50 of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a diagram showing the first side plate 320 of the side plate portion 300
  • FIG. 7 is a diagram showing the second side plate 340 of the side plate portion 300.
  • the battery module 50 may further include a side plate portion 300.
  • the side plate portion 300 may support the front, rear, upper, and lower surfaces of the cell stack 100. Accordingly, the side plate portion 300 can more stably support the cell stack 100 in the front-back and up-down directions.
  • the elastic support part 200 may be disposed on at least one of the front and rear surfaces of the side plate part 300.
  • the elastic support portion 200 can guide the side plate portion 300 to more stable support of the cell stack 100 by pressing the cell stack 100 in the front-back direction. there is.
  • the side plate portion 300 may include a first side plate 320 and a second side plate 340.
  • the first side plate 320 may support the front, top, and bottom surfaces of the cell stack 100.
  • the first side plate 320 may include a first support part 322 and a second support part 324.
  • the first support part 322 may support the front surface of the cell stack 100.
  • the second support part 324 may extend from the first support part 322 in the front-back direction of the cell stack 100. Additionally, the second support part 324 may support the upper and lower surfaces of the cell stack 100.
  • first elastic support part 220 may be disposed on the first support part 322 (front of the side plate part 300).
  • the first elastic support part 220 provides more stable support to the front surface of the cell stack 100 of the first support part 322 by pressing the cell stack 100 in the front-back direction. can guide you.
  • the second side plate 340 may be connected to the first side plate 320. Additionally, the second side plate 340 may support the rear side of the cell stack 100.
  • the above-described second elastic support portion 240 may be disposed on the second side plate 340 (the rear side of the side plate portion 300).
  • the second elastic support portion 240 provides more stability to the rear surface of the cell stack 100 of the second side plate 340 by pressing the cell stack 100 in the front-back direction. Support can be guided.
  • the side plate portion 300 is shown as two members, such as a first side plate 320 and a second side plate 340.
  • the side plate portion 300 is not limited to this and may be formed as an integrated piece to support the front, rear, upper, and lower surfaces of the cell stack 100.
  • FIG. 8 is a diagram showing the module fixing part 400 of the battery module 50 of FIG. 2.
  • the battery module 50 may further include a module fixing part 400.
  • the module fixing part 400 may fix the elastic support part 200 to the pack frame 10 by pressing the elastic parts 224 and 244 in the front-back direction of the cell stack 100. At this time, the module fixing part 400 may be provided between the side plate part 300 and the elastic parts 224 and 244 in the front-back direction of the cell stack 100.
  • the battery module 50 may be detached from the pack frame 10 of the battery pack 1.
  • the module fixing part 400 may include a pressing part 420 and a side part 440.
  • the pressing portion 420 may be inserted into the rear of the elastic portions 224 and 244 in the vertical direction through the aforementioned groove portions 226 and 246. Additionally, the pressing portion 420 may be in contact with the elastic portions 224 and 244 in the front-back direction of the cell stack 100. Accordingly, the pressing part 420 can press the bent parts 2242 and 2442 of the elastic parts 224 and 244 in the direction of the hole H (see FIGS. 11 to 14 to be described later). Accordingly, the pressing portion 420 can additionally secure the fixing force of the battery module 50 to the battery pack 1.
  • the side portion 440 may be formed on both sides of the pressing portion 420. Additionally, the side portion 440 may be positioned between a pair of protrusions 228 and 248 when the pressing portion 420 is inserted into the rear side of the elastic portions 224 and 244. Accordingly, the side portion 440 may be fixed to the elastic support portion 200 in the left and right directions of the cell stack 100 (see FIGS. 11 to 14 to be described later). Accordingly, the side portion 440 can prevent the module fixing portion 400 from being separated from the elastic support portion 200.
  • FIG. 9 is a view showing the battery module 50 of FIG. 2 mounted on the pack frame 10
  • FIG. 10a is a side view of the elastic support part 200 in FIG. 9 mounted on the pack frame 10. This is the drawing shown.
  • FIG. 10A only the first elastic support part 220 of the elastic support parts 200 is shown as an example, but the contents described later may be equally applied to the second elastic support part 240.
  • the bent portions 2242 and 2442 of the elastic support portion 200 are coupled to the hole H formed in the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100. You can.
  • the battery module 50 can be easily fixed to the battery pack 1 without a separate fastening member (eg, bolt).
  • the fastening space when the battery module 50 is fixed to the battery pack 1 is minimized, thereby securing additional mounting space for the battery cell 110.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the module fixing part 400 of FIG. 8 fixes the battery module 50 to the pack frame 10
  • FIG. 12 shows the module fixing part 400 of FIG. 8 holding the battery module ( 50) is a diagram showing a state in which the battery module 50 is fixed to the pack frame 10.
  • FIG. 13 is an enlarged view of part A of FIG. 12, and
  • FIG. 14 shows the module fixing part 400 in FIG. 12 holding the battery module 50 to the pack frame.
  • This is a drawing showing the fixed state for (10) from the side.
  • FIG. 14 only the first elastic support part 220 of the elastic support parts 200 is shown as an example, but the contents described later may be equally applied to the second elastic support part 240.
  • the bent portion 2242 may be fastened to the hole (H). And the elastic portion 224 may be maintained in a compressed state. At this time, the elastic portion 224 may provide restoring force (RF) in the rear or -X axis direction. Because of this, the cell stack 100 can be provided with a restoring force (RF) that pushes it backward or in the -X axis direction by the elastic portion 224 of the first elastic support portion 220. Additionally, the cell stack 100 may be provided with a restoring force (RF) that pushes it forward or in the +X-axis direction by the elastic portion 244 of the second elastic support portion 240. At this time, the height of the bent portion 2242 or the hole H may be formed to a height cl corresponding to the middle of the height of the cell stack 100.
  • the amount of deformation in the forward/backward, +X-axis direction, or -X-axis direction at the height (cl) corresponding to the middle of the height of the cell stack 100 This may be the maximum.
  • the height of the bent portion 2242 or the hole (H) is formed to a height (cl) corresponding to the middle of the height of the cell stack 100, so that the restoring force (RF) of the elastic portion 224 effectively increases the cell stack 100. It can be delivered to (100).
  • the force (SF) due to the swelling phenomenon of the cell stack 100 may act in the opposite direction to the restoring force (RF) of the elastic portion 224. That is, the restoring force (RF) of the elastic portion 224 may act in a direction to suppress the swelling phenomenon of the cell stack 100.
  • the buffer pads 520 and 540 included in the buffer unit 500 are compressed when a swelling phenomenon occurs in the cell stack 100, thereby providing restoring force to the cell stack 100. Because of this, the buffer pads 520 and 540 can suppress the swelling phenomenon of the cell stack 100.
  • the battery pack 1 of the present invention includes elastic supports 220 and 240, so that the cell stack 100 is maintained even though it includes fewer buffer pads 520 and 540 than the number of buffer pads provided in a conventional battery pack. ) can effectively suppress the swelling phenomenon.
  • the battery pack 1 of the present invention can have high energy density by including a small number of buffer pads 520 and 540.
  • the elastic portions 224 and 244 including the pressing portion 420 and the bending portions 2242 and 2442 may be formed in shapes corresponding to each other. Accordingly, the pressing part 420 can easily press the bent parts 2242 and 2442 in the direction of the hole H of the pack frame 10 while being inserted into the rear of the elastic parts 224 and 244. You can.
  • the side portion 440 is connected to the cell stack 100 through the pair of protrusions 228 and 248 when the pressing portion 420 is inserted into the rear of the elastic portions 224 and 244. It can be fixed to the elastic support part 200 in the left and right directions.
  • the side portions 440 may be formed on both sides of the pressing portion 420 to face the cell stack 100 in the left and right directions. Additionally, the upper end of the side portion 440 is located between the pair of protrusions 228 and 248, so that it can be fixed to the elastic support portion 200 in the left and right directions of the cell stack 100.
  • the handle portion 410 may extend above the pressing portion 420 or in the +Z-axis direction. Additionally, the handle portion 410 may be located between a pair of side portions 440. The handle portion 410 may be configured so that a user can hold it to attach or detach the module fixing portion 400. For example, the handle portion 410 may extend upward to the pressing portion 420 and then bend forward.
  • the side portion 440 may include a first part 441, a second part 442, and a third part 443.
  • the first part 441 may extend obliquely upward from the pressing portion 420.
  • the second part 442 may extend obliquely upward from the first part 441.
  • the first part 441 and the second part 442 may extend obliquely in different directions and form uneven portions.
  • the third part 443 may extend vertically upward from the second part 442.
  • the first part 441, the second part 442, and the third part 443 may be formed integrally.
  • the module fixing part 400 presses the elastic parts 224 and 244 of the elastic support part 200 in the front-back direction of the cell stack 100, thereby forming the battery module ( 50) of the battery pack 1 can be additionally secured. Accordingly, since the battery module 50 is more stably fixed to the battery pack 1, the swelling phenomenon of the battery module 50 through the elastic support part 200 can be suppressed more effectively.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the elastic support part 200 presses the battery module 50 in FIG. 12 .
  • the battery module 50 may further include a charging unit 500.
  • the shock absorbing unit 500 may contract the cell stack 100 according to pressure applied to at least one of the front and rear surfaces of the cell stack 100 by the elastic support unit 200 described above.
  • the buffer unit 500 may be formed of an elastic material such as a sponge to allow the cell stack 100 to contract.
  • the buffer unit 500 may be disposed between the side plate portion 300 and the cell stack 100 in the front-back direction of the cell stack 100.
  • the buffer unit 500 may be disposed between the front surface of the side plate portion 300 and the front surface of the cell stack 100.
  • the buffer unit 500 may be provided between the back of the side plate portion 300 and the back of the cell stack 100.
  • the buffering unit 500 may include a first buffering pad 520 and a second buffering pad 540.
  • the first buffer pad 520 is formed between the first side plate 320 (specifically, the first support portion 322) and the cell stack 100 described above in the front-back direction of the cell stack 100. It can be placed between the front surfaces. At this time, the first buffer pad 520 may shrink the front surface of the cell stack 100.
  • the second buffer pad 540 may be disposed between the second side plate 340 described above in the front-back direction of the cell stack 100 and the rear surface of the cell stack 100. At this time, the second buffer pad 540 may shrink the rear surface of the cell stack 100.
  • the battery module 50 can be fixed to the pack frame 10 by the elastic support part 200.
  • the elastic support part 200 may pressurize at least one of the front and rear surfaces of the cell stack 100. Through this elastic support portion 200, the swelling phenomenon that may occur in the battery module 50 can be effectively suppressed.
  • the quantity of buffer pads to prevent swelling of the battery cell 110 is minimized (e.g., between the front of the side plate portion 300 and the front of the cell stack 100 and the side plate portion 300).
  • simplification of parts can be achieved by providing it between the rear of the cell stack 100 and the rear of the cell stack 100.
  • the pack frame 10 described above may have an overall shape of a substantially rectangular pillar shape.
  • the pack frame 10 may include a first frame 12 and a second frame 14.
  • the first frame 12 may cover the battery module 50.
  • the first frame 12 may cover the front or back of the battery module 50.
  • the first frame 12 extends along the left and right directions of the cell stack 100, and may be formed in multiple numbers along the front-back direction of the cell stack 100. Meanwhile, a plurality of the above-described holes H may be formed in the first frame 12 along the left and right directions of the cell stack 100.
  • the second frame 14 may be coupled to the first frame 12 and cover the battery module 50 .
  • the second frame 14 may cover one side or the other side of the battery module 50.
  • the second frame 14 extends along the front-back direction of the cell stack 100 and may be formed in multiple numbers along the left and right directions of the cell stack 100.
  • some of the first frames 12 may constitute one side and the other side of the battery pack 1 in the front-back direction. Additionally, some of the second frames 14 may form one side and the other side of the battery pack 1 in the left and right directions.
  • the elastic support part 200 is coupled to the hole H provided in the pack frame 10, so that the battery module 50 can be fixed to the battery pack 1 without a separate fastening member. .
  • the different battery modules 50 provided inside the pack frame 10 have different front surfaces (first support portion 322) of each side plate portion 300, as shown in FIG. 9. It may also be arranged to face a direction. Alternatively, although not shown, the different battery modules 50 may be arranged so that the front surfaces of each side plate portion 300 face the same direction.
  • the battery pack 1 may further include separate upper and lower covers (not shown) that cover the upper and lower portions of the at least one battery module 50.
  • the battery module 50 can be fixed to the battery pack 1 with a simpler structure than the prior art, and parts can be simplified without additional fastening members. Additionally, a larger amount of battery cells 110 can be mounted within one battery module 50.
  • simplification of components can be achieved by minimizing the quantity of buffer pads to prevent swelling of the battery cell 110. Additionally, a larger amount of battery cells 110 can be mounted within one battery module 50.
  • the energy density within the battery module 50 can be maximized by mounting a larger amount of battery cells 110 in one battery module 50 than before.
  • 16 to 18 are diagrams showing a battery module 52 and a battery pack 2 including the same according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 52 and the battery pack 2 according to the present embodiment are similar to the battery module 50 and the battery pack 1 of the previous embodiment, and therefore have substantially the same or similar configurations as the previous embodiment. Redundant explanation will be omitted, and the following will focus on the differences from the previous embodiment.
  • the battery pack 2 may include a pack frame 10 and at least one battery module 52.
  • the cell stack 100 may be provided as a pair in one battery module 52.
  • the cell stack 100 may be arranged in pairs in the left and right directions of the pack frame 10.
  • the pack frame 10 can accommodate the at least one battery module 52 therein.
  • the at least one battery module 52 may include an elastic support portion 202 and a side plate portion 302.
  • the elastic support portion 202 is coupled to the pack frame 10 in the front-back direction of the cell stack 100 and can pressurize at least one side of the front and back sides of the entire pair of cell stacks 100. .
  • the elastic support portion 202 is capable of pressing at least one of the front and rear surfaces of the entire pair of cell stacks 100, compared to the embodiment shown in FIGS. 1 to 15. It may be formed to extend further in the left and right directions of (100).
  • the side plate portion 302 may support the front, rear, upper, and lower surfaces of the entire pair of cell stacks 100.
  • the side plate portion 302 supports the front, rear, upper, and lower surfaces of the entire pair of cell stacks 100, compared to the embodiment shown in FIGS. 1 to 15. It may be formed to extend further in the left and right directions of the laminate 100.
  • the battery packs 1 and 2 include, in addition to the pack frame 10 and the battery modules 50 and 52, various devices for controlling charging and discharging of the battery modules 50 and 52, for example, a BMS. (Battery Management System), current sensor, and fuse may be further provided.
  • BMS Battery Management System
  • current sensor current sensor
  • fuse fuse
  • the battery packs 1 and 2 according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles. That is, the automobile according to the present invention may include the battery packs 1 and 2 according to the present invention.

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은, 팩 프레임 및 상기 팩 프레임의 내부에 구비되며, 셀 적층체 및 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 상기 팩 프레임에 결합되어 상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 탄성 지지부를 구비하는 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈 내의 에너지 밀도를 극대화하고 부품 간소화를 도모할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 3월 11일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2022-0030772호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 기존의 파우치형 이차전지는 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈의 전면, 후면, 좌측면 및 후측면이 별도의 체결부재(예: 볼트)를 통해 배터리 팩에 고정되는 구조를 개시하고 있다. 이러한 구조의 경우, 배터리 모듈이 체결부재를 통해 배터리 팩에 고정될 때 체결 공간을 다소 요구한다.
또한, 기존의 파우치형 이차전지는 배터리 셀의 스웰링(Swelling) 현상 방지를 위해 서로 인접한 배터리 셀 및 배터리 셀의 최외측부에 완충 패드를 다수 구비해야 한다.
따라서, 기존의 파우치형 이차전지는 하나의 배터리 모듈에서 보다 많은 배터리 셀을 실장하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 모듈 내의 에너지 밀도를 극대화하고 부품 간소화를 도모할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 팩 프레임 및 상기 팩 프레임의 내부에 구비되며, 셀 적층체 및 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 상기 팩 프레임에 결합되어 상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 탄성 지지부를 구비하는 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함한다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하는 사이드 플레이트부를 더 포함하고, 상기 탄성 지지부는, 상기 사이드 플레이트부의 전면 및 후면 중 적어도 일면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 탄성 지지부에 체결되고, 상기 탄성 지지부를 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 가압하여, 상기 탄성 지지부를 상기 팩 프레임에 대해 고정하는 모듈 고정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 전면 또는 후면 중 적어도 어느 하나에 배치되는 완충 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 지지부는, 상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 지지부 본체; 및 상기 지지부 본체에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 형성되는 복수의 탄성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 탄성부는, 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 절곡된 상태로 상기 팩 프레임에 형성된 홀에 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 결합되는 절곡부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 지지부는, 상기 지지부 본체의 상단으로부터 상하 방향으로 함입되어 형성되고, 상기 지지부 본체에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 형성되며 상기 탄성부가 구비되는 홈부; 및 상기 홈부로부터 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 셀 적층체의 좌우 방향에 대해 대향되게 형성되는 한 쌍의 돌출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 팩 프레임은, 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 연장되고, 상기 셀 적층체의 전후 방향을 따라 다수 형성되어 상기 배터리 모듈을 커버하는 제 1 프레임; 및 상기 제 1 프레임에 결합되고, 상기 셀 적층체의 전후 방향을 따라 연장되고, 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 다수 형성되어 상기 배터리 모듈을 커버하는 제 2 프레임을 포함하고, 상기 홀은 상기 제 1 프레임에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 복수 개 형성될 수 있다.
또한, 상기 사이드 플레이트부는, 상기 셀 적층체의 전면, 상면 및 하면을 지지하는 제 1 사이드 플레이트; 및 상기 제 1 사이드 플레이트에 연결되고, 상기 셀 적층체의 후면을 지지하는 제 2 사이드 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사이드 플레이트부는, 상기 셀 적층체의 전면을 지지하는 제 1 지지부; 및 상기 제 1 지지부로부터 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 연장되고, 상기 셀 적층체의 상면 및 하면을 지지하는 제 2 지지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하는 사이드 플레이트부를 더 포함하고, 상기 모듈 고정부는, 상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 사이드 플레이트부와 상기 탄성지지부 사이에 구비되고, 상기 탄성부를 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 가압하여 상기 탄성 지지부를 상기 팩 프레임에 대해 고정하는 모듈 고정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 지지부는, 상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 지지부 본체; 및 상기 지지부 본체에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 형성되는 복수의 탄성부를 포함하고, 상기 모듈 고정부는, 상기 홈부를 통해 상하 방향으로 상기 탄성부의 후측에 삽입되고, 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 상기 탄성부와 접촉되어 상기 절곡부를 상기 홀 방향으로 가압하는 가압부; 및 상기 가압부의 양 측에 형성되고, 상기 가압부가 상기 탄성부의 후측에 삽입될 때 상기 한 쌍의 돌출부 사이에 위치되어 상기 셀 적층체의 좌우 방향에 대해 상기 탄성 지지부에 고정되는 사이드부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하는 사이드 플레이트부를 더 포함하고, 상기 완충 유닛은, 상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 사이드 플레이트부와 상기 셀 적층체 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 완충 유닛은, 상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 제 1 사이드 플레이트와 상기 셀 적층체의 전면 사이에 배치되는 제 1 완충 패드; 및 상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 제 2 사이드 플레이트와 상기 셀 적층체의 후면 사이에 배치되는 제 2 완충 패드를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 다른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래에 비해 단순한 구조로 배터리 모듈을 배터리 팩에 고정할 수 있고, 추가적인 체결 부재 없이 부품 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 하나의 배터리 모듈 내에 보다 많은 양의 배터리 셀을 실장할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 셀의 스웰링 현상 방지를 위한 완충 패드의 수량을 최소화함으로써 부품 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 하나의 배터리 모듈 내에 보다 많은 양의 배터리 셀을 실장할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래에 비해 보다 많은 양의 배터리 셀을 하나의 배터리 모듈 내에 실장함으로써 배터리 모듈 내의 에너지 밀도를 극대화 할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 형상을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 배터리 모듈의 탄성 지지부를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 2의 배터리 모듈의 사이드 플레이트부를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2의 배터리 모듈의 모듈 고정부를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2의 배터리 모듈이 팩 프레임에 장착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c는 도 9에서 탄성 지지부가 팩 프레임에 장착된 상태를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8의 모듈 고정부가 배터리 모듈을 팩 프레임에 대해 고정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 8의 모듈 고정부가 배터리 모듈을 팩 프레임에 대해 고정한 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 A부분 확대도이다.
도 14는 도 12에서 모듈 고정부가 배터리 모듈을 팩 프레임에 대해 고정한 상태를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 15는 도 12에서 탄성 지지부가 배터리 모듈을 가압하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다. 이 때, 도 1에서 후술되는 모듈 고정부(400)의 도시는 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 전후 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 팩 프레임(10) 및 적어도 하나의 배터리 모듈(50)을 포함할 수 있다.
상기 팩 프레임(10)은, 내부에 적어도 하나의 배터리 모듈(50)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 팩 프레임(10)에는 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(50)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 상기 팩 프레임(10)에 대해서는, 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
상기 적어도 하나의 배터리 모듈(50)은, 셀 적층체(100) 및 탄성 지지부(200)를 포함할 수 있다.
상기 셀 적층체(100)는, 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(110)은 하나로 구비될 수도 있다. 또는, 상기 배터리 셀(110)은 팩 프레임(10)의 전후 방향으로 복수 개 적층되게 배열될 수도 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 셀(110)은 이차 전지로서, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 상기 배터리 셀은 파우치형 전지셀일 수 있다.
상기 탄성 지지부(200)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 상기 팩 프레임(10)에 결합되어 상기 셀 적층체(100)의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압할 수 있다. 이러한 탄성 지지부(200)를 통해, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(50)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.
이 때, 상기 탄성 지지부(200)는 상기 셀 적층체(100)의 전면 또는 후면에만 구비되어 상기 셀 적층체(100)의 전면 및 후면 중 일면만을 가압할 수도 있다. 또는, 상기 탄성 지지부(200)는 상기 셀 적층체(100)의 전면 및 후면에 각각 구비되어 셀 적층체(100)의 전면 및 후면 모두를 가압할 수도 있다.
본 실시예에서는, 예시적으로 탄성 지지부(200)가 한 쌍으로 구비되는 것에 대해 설명한다.
이하, 이러한 상기 탄성 지지부(200)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈(50)을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 배터리 모듈(50)의 분해사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 2의 배터리 모듈(50)의 탄성 지지부(200)를 나타낸 도면이다. 이 때, 도 4는 탄성 지지부(200) 중 제 1 탄성 지지부(220)를 나타낸 도면이고, 도 5는 탄성 지지부(200) 중 제 2 탄성 지지부(240)를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 탄성 지지부(200)는 제 1 탄성 지지부(220), 제 2 탄성 지지부(240)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 탄성 지지부(220)는, 상기 셀 적층체(100)의 전면을 가압할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 탄성 지지부(220)는 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 팩 프레임(10)에 결합되어 상기 셀 적층체(100)의 전면을 가압할 수 있다.
이러한 상기 제 1 탄성 지지부(220)는, 지지부 본체(222), 복수의 탄성부(224), 복수의 홈부(226) 및 한 쌍의 돌출부(228)를 포함할 수 있다.
상기 지지부 본체(222)는, 상기 셀 적층체(100)의 전면을 가압할 수 있다. 일례로서, 상기 지지부 본체(222)는 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향으로 연장된 판 형상으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 탄성부(224)는, 상기 지지부 본체(222)에서 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 형성될 수 있다.
이러한 상기 복수의 탄성부(224)는, 절곡부(2242)를 포함할 수 있다.
상기 절곡부(2242)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 절곡된 상태로 팩 프레임(10)에 형성된 홀(H)에 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 탄성 지지부(220)와 팩 프레임(10)은 상호 직접적으로 결합될 수 있다.
일례로서, 상기 절곡부(2242)와 홀(H)은 상호 간의 결합을 용이하게 할 수 있도록 상호 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 홈부(226)는, 상기 지지부 본체(222)의 상단으로부터 상하 방향으로 함입되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 홈부(226)는 상기 지지부 본체(222)에서 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 형성될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 홈부(226)에는 상기 탄성부(224)가 구비될 수 있다.
이와 같은 상기 홈부(226) 구성에 의해, 후술되는 모듈 고정부(400)는 탄성부(224)의 후측에 용이하게 삽입될 수 있다.
상기 한 쌍의 돌출부(228)는, 상기 홈부(226)로부터 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 대향되게 형성될 수 있다. 일례로서, 상기 한 쌍의 돌출부(228)는 상기 홈부(226)의 상측에서 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
전술한 한 쌍의 돌출부(248) 구성에 의해, 후술되는 모듈 고정부(400)는 제 1 탄성 지지부(220)에 용이하게 고정될 수 있다.
상기 제 2 탄성 지지부(240)는, 상기 셀 적층체(100)의 후면을 가압할 수 있다. 이 때, 상기 제 2 탄성 지지부(240)는 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 팩 프레임(10)에 결합되어 상기 셀 적층체(100)의 후면을 가압할 수 있다.
이러한 상기 제 2 탄성 지지부(240)는, 지지부 본체(242), 복수의 탄성부(244), 복수의 홈부(246) 및 한 쌍의 돌출부(248)를 포함할 수 있다.
상기 지지부 본체(242)는, 상기 셀 적층체(100)의 후면을 가압할 수 있다. 일례로서, 상기 지지부 본체(242)는 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향으로 연장된 판 형상으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 탄성부(244)는, 상기 지지부 본체(242)에서 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 형성될 수 있다.
이러한 상기 복수의 탄성부(244)는, 절곡부(2442)를 포함할 수 있다.
상기 절곡부(2442)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 절곡된 상태로 팩 프레임(10)에 형성된 홀(H)에 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 제 2 탄성 지지부(240)와 팩 프레임(10)은 상호 직접적으로 결합될 수 있다.
일례로서, 상기 절곡부(2442)와 홀(H)은 상호 간의 결합을 용이하게 할 수 있도록 상호 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 홈부(246)는, 지지부 본체(242)의 상단으로부터 상하 방향으로 함입되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 홈부(246)는 지지부 본체(242)에서 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 형성될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 홈부(246)에는 상기 탄성부(244)가 구비될 수 있다.
이와 같은 상기 홈부(246) 구성에 의해, 후술되는 모듈 고정부(400)는 탄성부(244)의 후측에 용이하게 삽입될 수 있다.
상기 한 쌍의 돌출부(248)는, 상기 홈부(246)로부터 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 대향되게 형성될 수 있다. 일례로서, 상기 한 쌍의 돌출부(248)는 상기 홈부(246)의 상측에서 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
전술한 한 쌍의 돌출부(248) 구성에 의해, 후술되는 모듈 고정부(400)는 제 2 탄성 지지부(240)에 용이하게 고정될 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 2의 배터리 모듈(50)의 사이드 플레이트부(300)를 나타낸 도면이다. 이 때, 도 6은 사이드 플레이트부(300) 중 제 1 사이드 플레이트(320)를 나타낸 도면이고, 도 7은 사이드 플레이트부(300) 중 제 2 사이드 플레이트(340)를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(50)은 사이드 플레이트부(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 사이드 플레이트부(300)는, 상기 셀 적층체(100)의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 사이드 플레이트부(300)는 상기 전후 방향 및 상하 방향에서 상기 셀 적층체(100)를 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 탄성 지지부(200)는 상기 사이드 플레이트부(300)의 전면 및 후면 중 적어도 일면에 배치될 수 있다. 이러한 상기 탄성 지지부(200)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로의 가압을 통해, 상기 사이드 플레이트부(300)의 상기 셀 적층체(100)에 대한 보다 더 안정적인 지지를 가이드할 수 있다.
이하, 이러한 상기 사이드 플레이트부(300)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 사이드 플레이트부(300)는, 제 1 사이드 플레이트(320) 및 제 2 사이드 플레이트(340)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 사이드 플레이트(320)는, 상기 셀 적층체(100)의 전면, 상면 및 하면을 지지할 수 있다.
이러한 상기 제 1 사이드 플레이트(320)는, 제 1 지지부(322) 및 제 2 지지부(324)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 지지부(322)는, 상기 셀 적층체(100)의 전면을 지지할 수 있다.
상기 제 2 지지부(324)는, 상기 제 1 지지부(322)로부터 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 상기 제 2 지지부(324)는 상기 셀 적층체(100)의 상면 및 하면을 지지할 수 있다.
한편, 전술한 제 1 탄성 지지부(220)는 상기 제 1 지지부(322, 사이드 플레이트부(300)의 전면)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제 1 탄성 지지부(220)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로의 가압을 통해, 상기 제 1 지지부(322)의 상기 셀 적층체(100)의 전면에 대한 보다 더 안정적인 지지를 가이드할 수 있다.
상기 제 2 사이드 플레이트(340)는, 상기 제 1 사이드 플레이트(320)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 사이드 플레이트(340)는 상기 셀 적층체(100)의 후면을 지지할 수 있다.
전술한 제 2 탄성 지지부(240)는, 상기 제 2 사이드 플레이트(340, 사이드 플레이트부(300)의 후면)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제 2 탄성 지지부(240)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로의 가압을 통해, 상기 제 2 사이드 플레이트(340)의 상기 셀 적층체(100)의 후면에 대한 보다 더 안정적인 지지를 가이드할 수 있다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에서, 상기 사이드 플레이트부(300)는 제 1 사이드 플레이트(320) 및 제 2 사이드 플레이트(340)와 같이 2개의 부재로 도시되어 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 사이드 플레이트부(300)는 상기 셀 적층체(100)의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하도록 일체형으로 형성될 수도 있다.
도 8은 도 2의 배터리 모듈(50)의 모듈 고정부(400)를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 3 및 도 8을 참조하면, 배터리 모듈(50)은 모듈 고정부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 모듈 고정부(400)는, 탄성부(224, 244)를 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 가압하여 상기 탄성 지지부(200)를 팩 프레임(10)에 대해 고정할 수 있다. 이 때, 상기 모듈 고정부(400)는 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향에 대해 사이드 플레이트부(300)와 탄성부(224, 244) 사이에 구비될 수 있다.
한편, 상기 모듈 고정부(400)가 배터리 모듈(50)로부터 상하 방향으로 제거될 때, 상기 배터리 모듈(50)은 배터리 팩(1)의 팩 프레임(10)으로부터 탈착될 수 있다.
이하, 이러한 상기 모듈 고정부(400)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 모듈 고정부(400)는, 가압부(420) 및 사이드부(440)를 포함할 수 있다.
상기 가압부(420)는, 전술한 홈부(226, 246)를 통해 상하 방향으로 상기 탄성부(224, 244)의 후측에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 가압부(420)는 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 상기 탄성부(224, 244)와 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 가압부(420)는 상기 탄성부(224, 244)의 절곡부(2242, 2442)를 상기 홀(H) 방향으로 가압할 수 있다(후술되는 도 11 내지 도 14 참조). 따라서, 상기 가압부(420)에 의해 배터리 모듈(50)의 배터리 팩(1)에 대한 고정력을 추가적으로 확보할 수 있다.
상기 사이드부(440)는, 상기 가압부(420)의 양 측에 형성될 수 있다. 또한, 상기 사이드부(440)는 상기 가압부(420)가 탄성부(224, 244)의 후측에 삽입될 때 한 쌍의 돌출부(228, 248) 사이에 위치될 수 있다. 이에 따라, 상기 사이드부(440)는 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 상기 탄성 지지부(200)에 고정될 수 있다(후술되는 도 11 내지 도 14 참조). 따라서, 상기 사이드부(440)는 상기 탄성 지지부(200)로부터의 모듈 고정부(400)의 이탈을 방지할 수 있다.
도 9는 도 2의 배터리 모듈(50)이 팩 프레임(10)에 장착된 상태를 나타낸 도면이고, 도 10a은 도 9에서 탄성 지지부(200)가 팩 프레임(10)에 장착된 상태를 측면에서 나타낸 도면이다. 이 때, 도 10a에서는 탄성 지지부(200) 중 제 1 탄성 지지부(220)에 대해서만 예시적으로 도시되었으나, 후술되는 내용은 제 2 탄성 지지부(240)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9 및 도 10a을 참조하면, 상기 탄성 지지부(200)의 절곡부(2242, 2442)는 상기 팩 프레임(10)의 형성된 홀(H)에 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 결합될 수 있다.
이에 따라, 별도의 체결부재(예: 볼트) 없이도 상기 배터리 모듈(50)이 배터리 팩(1)에 용이하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈(50)이 배터리 팩(1)에 고정될 때의 체결 공간이 최소화되어 배터리 셀(110)의 추가적인 실장 공간을 확보할 수 있다.
도 11은 도 8의 모듈 고정부(400)가 배터리 모듈(50)을 팩 프레임(10)에 대해 고정하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 12는 도 8의 모듈 고정부(400)가 배터리 모듈(50)을 팩 프레임(10)에 대해 고정한 상태를 나타낸 도면이며, 도 13은 도 12의 A부분 확대도이고, 도 14는 도 12에서 모듈 고정부(400)가 배터리 모듈(50)을 팩 프레임(10)에 대해 고정한 상태를 측면에서 나타낸 도면이다. 이 때, 도 14에서는 탄성 지지부(200) 중 제 1 탄성 지지부(220)에 대해서만 예시적으로 도시되었으나, 후술되는 내용은 제 2 탄성 지지부(240)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 배터리 모듈(50)이 제1 프레임(12)에 결합됨으로써, 절곡부(2242)는 홀(H)에 걸림체결 될 수 있다. 그리고 탄성부(224)는 압축된 상태로 유지될 수 있다. 이 때, 탄성부(224)는 후방 또는 -X축 방향으로 복원력(RF)을 제공할 수 있다. 이로 인해, 셀 적층체(100)는 제1 탄성 지지부(220)의 탄성부(224)에 의해 후방 또는 -X축 방향으로 미는 복원력(RF)을 제공받을 수 있다. 또한, 셀 적층체(100)는 제2 탄성 지지부(240)의 탄성부(244)에 의해 전방 또는 +X축 방향으로 미는 복원력(RF)을 제공받을 수 있다. 이 때, 절곡부(2242) 또는 홀(H)의 높이는 셀 적층체(100) 높이의 중간에 대응되는 높이(cl)로 형성될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 셀 적층체(100)에서 스웰링 현상 발생 시, 셀 적층체(100) 높이의 중간에 대응되는 높이(cl)에서 전후방, +X축 방향 또는 -X축 방향으로의 변형량이 최대일 수 있다. 이 때, 절곡부(2242) 또는 홀(H)의 높이는 셀 적층체(100) 높이의 중간에 대응되는 높이(cl)로 형성됨으로써, 탄성부(224)의 복원력(RF)이 효과적으로 셀 적층체(100)에 전달될 수 있다. 셀 적층체(100)의 스웰링 현상으로 인한 힘(SF)은 탄성부(224)의 복원력(RF)과 반대방향으로 작용할 수 있다. 즉, 탄성부(224)의 복원력(RF)은 셀 적층체(100)의 스웰링 현상을 억제하는 방향으로 작용할 수 있다.
한편, 완충 유닛(500)에 포함되는 완충 패드(520, 540)는 셀 적층체(100)에서 스웰링 현상 발생 시 압축 됨으로써, 복원력을 셀 적층체(100)에 제공할 수 있다. 이로 인해, 완충 패드(520, 540)는 셀 적층체(100)의 스웰링 현상을 억제할 수 있다.
본 발명의 배터리 팩(1)은 탄성 지지부(220, 240)를 포함함으로써, 종래의 배터리 팩에 구비되는 완충 패드의 개수보다 적은 수의 완충 패드(520, 540)를 포함하더라도 셀 적층체(100)의 스웰링 현상을 효과적으로 억제할 수 있다. 본 발명의 배터리 팩(1)은 적은 수의 완충 패드(520, 540)를 포함함으로써, 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 상기 가압부(420)와 상기 절곡부(2242, 2442)를 포함하는 탄성부(224, 244)는 서로 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 가압부(420)는 상기 탄성부(224, 244)의 후측에 삽입된 상태에서 상기 절곡부(2242, 2442)를 팩 프레임(10)의 홀(H) 방향으로 용이하게 가압할 수 있다.
또한, 상기 사이드부(440)는 상기 가압부(420)가 상기 탄성부(224, 244)의 후측에 삽입될 때, 상기 한 쌍의 돌출부(228, 248)를 통해 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 상기 탄성 지지부(200)에 고정될 수 있다.
일례로서, 상기 사이드부(440)는 상기 가압부(420)의 양측에서 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향으로 대향되게 형성될 수 있다. 또한, 상기 사이드부(440)는 상단이 상기 한 쌍의 돌출부(228, 248) 사이에 위치됨으로써, 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 상기 탄성 지지부(200)에 고정될 수 있다.
손잡이부(410)는 가압부(420)의 상측 또는 +Z축 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 손잡이부(410)는 한 쌍의 사이드부(440) 사이에 위치할 수 있다. 손잡이부(410)는 사용자가 모듈 고정부(400)를 탈착하기 위해 잡을 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 손잡이부(410)는 가압부(420)의 상측으로 연장되다가 전방으로 벤딩될 수 있다.
사이드부(440)는 제1 파트(441), 제2 파트(442) 및 제3 파트(443)를 포함할 수 있다. 제1 파트(441)는 가압부(420)로부터 상측으로 비스듬하게 연장될 수 있다. 제2 파트(442)는 제1 파트(441)로부터 상측으로 비스듬하게 연장될 수 있다. 제1 파트(441)와 제2 파트(442)는 서로 다른 방향으로 비스듬하게 연장될 수 있고 요철부를 형성할 수 있다. 제3 파트(443)는 제2 파트(442)로부터 상측으로 수직하게 연장될 수 있다. 제1 파트(441), 제2 파트(442) 및 제3 파트(443)는 일체로 형성될 수 있다. 모듈 고정부(400)를 설치할 때, 제2 파트(442)와 제3 파트(443)가 형성하는 요철부와 돌출부(228)는 걸림체결될 수 있다. 돌출부(228)는 제2 파트(442)에 걸릴 수 있다. 또한, 돌출부(228)는 제2 파트(442)를 하측 또는 -Z축 방향으로 가압할 수 있다. 제3 파트(443)는 돌출부(228)를 측면 방향에서 지지할 수 있다.
본 발명의 배터리 팩(1)에 따르면, 상기 모듈 고정부(400)가 탄성 지지부(200)의 탄성부(224, 244)를 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 가압함으로써 상기 배터리 모듈(50)의 배터리 팩(1)에 대한 고정력을 추가적으로 확보할 수 있다. 이에 따라 상기 배터리 모듈(50)이 배터리 팩(1)에 더 안정적으로 고정되므로, 상기 탄성 지지부(200)를 통한 배터리 모듈(50)의 스웰링 현상 억제가 더 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 15는 도 12에서 탄성 지지부(200)가 배터리 모듈(50)을 가압하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 상기 배터리 모듈(50)은 완충 유닛(500)을 더 포함할 수 있다.
상기 완충 유닛(500)은, 전술한 탄성 지지부(200)에 의한 상기 셀 적층체(100)의 전면 및 후면 중 적어도 일면에 대한 가압에 따라, 상기 셀 적층체(100)를 수축시킬 수 있다. 일례로서, 상기 완충 유닛(500)은 상기 셀 적층체(100)의 수축이 가능하도록 스폰지 등과 같이 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
상기 완충 유닛(500)은, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향에 대해 상기 사이드 플레이트부(300)와 상기 셀 적층체(100) 사이에 배치될 수 있다. 상세하게는, 상기 완충 유닛(500)은 상기 사이드 플레이트부(300)의 전면과 상기 셀 적층체(100)의 전면 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 완충 유닛(500)은 상기 사이드 플레이트부(300)의 후면과 상기 셀 적층체(100)의 후면 사이에 구비될 수 있다.
이러한 상기 완충 유닛(500)은, 제 1 완충 패드(520) 및 제 2 완충 패드(540)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 완충 패드(520)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향에 대해 전술한 제 1 사이드 플레이트(320, 상세하게는 제 1 지지부(322))와 상기 셀 적층체(100)의 전면 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 완충 패드(520)는 상기 셀 적층체(100)의 전면을 수축시킬 수 있다.
상기 제 2 완충 패드(540)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향에 대해 전술한 제 2 사이드 플레이트(340)와 상기 셀 적층체(100)의 후면 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 완충 패드(540)는 상기 셀 적층체(100)의 후면을 수축시킬 수 있다.
본 발명의 배터리 팩(1)에서는, 상기 탄성 지지부(200)에 의해 배터리 모듈(50)이 팩 프레임(10)에 고정될 수 있다. 이러한 상태에서 상기 탄성 지지부(200)는, 상기 셀 적층체(100)의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압할 수 있다. 이러한 탄성 지지부(200)를 통해 상기 배터리 모듈(50)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리 셀(110)의 스웰링 현상 방지를 위한 완충 패드의 수량을 최소화(예: 사이드 플레이트부(300)의 전면과 셀 적층체(100)의 전면 사이 및 사이드 플레이트부(300)의 후면과 셀 적층체(100)의 후면 사이에 구비)함으로써 부품 간소화를 도모할 수 있다.
전술한 팩 프레임(10)은, 전체적인 형상이 대략 직사각 기둥 형태의 프레임일 수 있다.
도 1, 도 9 및 도 11을 다시 참조하면, 상기 팩 프레임(10)은 제 1 프레임(12) 및 제 2 프레임(14)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프레임(12)은, 상기 배터리 모듈(50)을 커버할 수 있다. 일례로서, 상기 제 1 프레임(12)은 상기 배터리 모듈(50)의 전면 또는 후면을 커버할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 프레임(12)은 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 연장되고, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향을 따라 다수 형성될 수 있다. 한편, 전술한 홀(H)은 상기 제 1 프레임(12)에서 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 복수 개 형성될 수 있다.
상기 제 2 프레임(14)은, 상기 제 1 프레임(12)에 결합되고 상기 배터리 모듈(50)을 커버할 수 있다. 일례로서, 상기 제 2 프레임(14)은 상기 배터리 모듈(50)의 일측면 또는 타측면을 커버할 수 있다. 이 때, 상기 제 2 프레임(14)은 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향을 따라 연장되고, 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향을 따라 다수 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 프레임(12) 중 일부는 상기 배터리 팩(1)의 전후 방향에서의 일측면 및 타측면을 구성할 수 있다. 또한, 상기 제 2 프레임(14) 중 일부는 배터리 팩(1)의 좌우 방향에서의 일측면 및 타측면을 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 탄성 지지부(200)가 상기 팩 프레임(10)에 구비된 홀(H)에 결합됨으로써, 별도의 체결부재 없이도 배터리 모듈(50)을 배터리 팩(1)에 고정할 수 있다.
한편, 상기 팩 프레임(10)의 내부에 구비된 서로 다른 배터리 모듈(50)은, 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 사이드 플레이트부(300)의 전면(제 1 지지부(322))이 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수도 있다. 또는, 상기 서로 다른 배터리 모듈(50)은 도시되지는 않았으나 각각의 사이드 플레이트부(300)의 전면이 서로 동일한 방향을 향하도록 배치될 수도 있다.
또한, 배터리 팩(1)은 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(50)의 상부 및 하부를 커버하는 별도의 상부 커버 및 하부 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래에 비해 단순한 구조로 배터리 모듈(50)을 배터리 팩(1)에 고정할 수 있고, 추가적인 체결 부재 없이 부품 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 하나의 배터리 모듈(50) 내에 보다 많은 양의 배터리 셀(110)을 실장할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 셀(110)의 스웰링 현상 방지를 위한 완충 패드의 수량을 최소화함으로써 부품 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 하나의 배터리 모듈(50) 내에 보다 많은 양의 배터리 셀(110)을 실장할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래에 비해 보다 많은 양의 배터리 셀(110)을 하나의 배터리 모듈(50) 내에 실장함으로써 배터리 모듈(50) 내의 에너지 밀도를 극대화 할 수 있다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(52) 및 이를 포함하는 배터리 팩(2)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(52) 및 배터리 팩(2)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(50) 및 배터리 팩(1)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 상기 배터리 팩(2)은 팩 프레임(10) 및 적어도 하나의 배터리 모듈(52)을 포함할 수 있다. 이 때, 하나의 배터리 모듈(52)에서 셀 적층체(100)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 일례로서, 상기 셀 적층체(100)는 상기 팩 프레임(10)의 좌우 방향에 대해 한 쌍으로 나란히 배치될 수 있다.
상기 팩 프레임(10)은, 이와 같은 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(52)을 내부에 수용할 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 모듈(52)은, 탄성 지지부(202) 및 사이드 플레이트부(302)를 포함할 수 있다.
상기 탄성 지지부(202)는, 상기 셀 적층체(100)의 전후 방향으로 상기 팩 프레임(10)에 결합되어 한 쌍의 셀 적층체(100) 전체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압할 수 있다. 일례로서, 상기 탄성 지지부(202)는 상기 한 쌍의 셀 적층체(100) 전체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압할 수 있도록, 도 1 내지 도 15에 도시된 실시에에 비해 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 더 연장되어 형성될 수 있다.
상기 사이드 플레이트부(302)는, 상기 한 쌍의 셀 적층체(100) 전체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지할 수 있다. 일례로서, 상기 사이드 플레이트부(302)는 상기 한 쌍의 셀 적층체(100) 전체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지할 수 있도록, 도 1 내지 도 15에 도시된 실시예에 비해 상기 셀 적층체(100)의 좌우 방향에 대해 더 연장되어 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(1, 2)은 팩 프레임(10) 및 배터리 모듈(50, 52) 이외에, 배터리 모듈(50, 52)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 예를 들어 BMS(Battery Management System), 전류 센서 및 퓨즈 등을 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 따른 배터리 팩(1, 2)은 전기 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩(1, 2)을 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (15)

  1. 팩 프레임; 및
    상기 팩 프레임의 내부에 구비되며, 셀 적층체 및 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 상기 팩 프레임에 결합되어 상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 탄성 지지부를 구비하는 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 셀 적층체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하는 사이드 플레이트부를 더 포함하고,
    상기 탄성 지지부는,
    상기 사이드 플레이트부의 전면 및 후면 중 적어도 일면에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 탄성 지지부에 체결되고, 상기 탄성 지지부를 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 가압하여, 상기 탄성 지지부를 상기 팩 프레임에 대해 고정하는 모듈 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 셀 적층체의 전면 또는 후면 중 적어도 어느 하나에 배치되는 완충 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 지지부는,
    상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 지지부 본체; 및
    상기 지지부 본체에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 형성되는 복수의 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 탄성부는,
    상기 셀 적층체의 전후 방향으로 절곡된 상태로 상기 팩 프레임에 형성된 홀에 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 결합되는 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 탄성 지지부는,
    상기 지지부 본체의 상단으로부터 상하 방향으로 함입되어 형성되고, 상기 지지부 본체에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 형성되며 상기 탄성부가 구비되는 홈부; 및
    상기 홈부로부터 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 셀 적층체의 좌우 방향에 대해 대향되게 형성되는 한 쌍의 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 팩 프레임은,
    상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 연장되고, 상기 셀 적층체의 전후 방향을 따라 다수 형성되어 상기 배터리 모듈을 커버하는 제 1 프레임; 및
    상기 제 1 프레임에 결합되고, 상기 셀 적층체의 전후 방향을 따라 연장되고, 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 다수 형성되어 상기 배터리 모듈을 커버하는 제 2 프레임을 포함하고,
    상기 홀은 상기 제 1 프레임에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트부는,
    상기 셀 적층체의 전면, 상면 및 하면을 지지하는 제 1 사이드 플레이트; 및
    상기 제 1 사이드 플레이트에 연결되고, 상기 셀 적층체의 후면을 지지하는 제 2 사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트부는,
    상기 셀 적층체의 전면을 지지하는 제 1 지지부; 및
    상기 제 1 지지부로부터 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 연장되고, 상기 셀 적층체의 상면 및 하면을 지지하는 제 2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 셀 적층체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하는 사이드 플레이트부를 더 포함하고,
    상기 모듈 고정부는,
    상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 사이드 플레이트부와 상기 탄성지지부 사이에 구비되고, 상기 탄성부를 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 가압하여 상기 탄성 지지부를 상기 팩 프레임에 대해 고정하는 모듈 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제3 항에 있어서,
    상기 탄성 지지부는,
    상기 셀 적층체의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하는 지지부 본체; 및
    상기 지지부 본체에서 상기 셀 적층체의 좌우 방향을 따라 형성되는 복수의 탄성부를 포함하고,
    상기 모듈 고정부는,
    상기 홈부를 통해 상하 방향으로 상기 탄성부의 후측에 삽입되고, 상기 셀 적층체의 전후 방향으로 상기 탄성부와 접촉되어 상기 절곡부를 상기 홀 방향으로 가압하는 가압부; 및
    상기 가압부의 양 측에 형성되고, 상기 가압부가 상기 탄성부의 후측에 삽입될 때 상기 한 쌍의 돌출부 사이에 위치되어 상기 셀 적층체의 좌우 방향에 대해 상기 탄성 지지부에 고정되는 사이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제4 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 셀 적층체의 전면, 후면, 상면 및 하면을 지지하는 사이드 플레이트부를 더 포함하고,
    상기 완충 유닛은,
    상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 사이드 플레이트부와 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 완충 유닛은,
    상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 제 1 사이드 플레이트와 상기 셀 적층체의 전면 사이에 배치되는 제 1 완충 패드; 및
    상기 셀 적층체의 전후 방향에 대해 상기 제 2 사이드 플레이트와 상기 셀 적층체의 후면 사이에 배치되는 제 2 완충 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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